DE68914898T2 - Selective removal of chemical species from a fluid. - Google Patents
Selective removal of chemical species from a fluid.Info
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Description
Die Erfindung betrifft die selektive Entfernung einer chemischen Species aus einem Fluid.The invention relates to the selective removal of a chemical species from a fluid.
Es ist bekannt, daß chemische Species in einem Fluid, z.B. einer wässrigen Lösung oder Suspension, selektiv entfernt und dadurch von einer anderen Species getrennt werden können durch Kontaktieren des Fluid mit einem festen Material mit Zentren, die dazu befähigt sind, selektiv mit der zu entfernenden Species zu reagieren. Verschiedene Formen von Reaktion sind möglich. Beispielsweise kann die Reaktion überwiegend chemisch sein, wie beispielsweise im Falle eines Ionenaustausches oder einer Chelatbildung oder sie kann von biochemischer Natur sein, wie beispielsweise im Falle der Bildung von Affinitätskomplexen zwischen biochemischen Molekülen, Zellen und anderen Teilchen. Ist die Reaktion reversibel, so kann die Species, die speziell reagiert hat, wiedergewonnen werden.It is known that chemical species in a fluid, e.g. an aqueous solution or suspension, can be selectively removed and thereby separated from another species by contacting the fluid with a solid material having centers capable of reacting selectively with the species to be removed. Various forms of reaction are possible. For example, the reaction may be predominantly chemical, as in the case of ion exchange or chelation, or it may be biochemical in nature, as in the case of the formation of affinity complexes between biochemical molecules, cells and other particles. If the reaction is reversible, the species that specifically reacted can be recovered.
Die Zentren auf dem festen Material, an denen eine Reaktion auftritt, können ein Atom umfassen, eine Gruppe von Atomen oder ein Molekül, üblicherweise bezeichnet als Ligand, der an das Material gebunden ist und der dazu befähigt ist selektiv mit der zu entfernenden Species zu reagieren.The centers on the solid material at which a reaction occurs may comprise an atom, a group of atoms, or a molecule, usually referred to as a ligand, that is bound to the material and is capable of reacting selectively with the species to be removed.
Gemäß einem Aspekt macht die Erfindung Gebrauch von der Anwendung biospezifischer Affinitätsreaktionen und insbes. von immunochemischen Reaktionen. In diesem Falle kann der Ligand eine immunochemische Komponente sein, z.B. ein Protein, das eine biospezifische Affinität für eine andere immunochemische Komponente aufweist. Eine wichtige Klasse solcher Reaktionen ist die zwischen einem Antigen (oder Hapten) und einem hierauf gerichteten Antikörper. Die Verwendung von monoklonalen Antikörpern ermöglicht die Durchführung von hochspezifischen Affinitätsreaktionen.According to one aspect, the invention makes use of the application of biospecific affinity reactions and in particular of immunochemical reactions. In this case, the ligand can be an immunochemical component, e.g. a protein that has a biospecific affinity for another immunochemical component. An important class of such reactions is that between an antigen (or hapten) and an antibody directed against it. The use of monoclonal antibodies enables highly specific affinity reactions to be carried out.
Beispiele für Antigene, häufig bezeichnet als Fremdsubstanzen, sind beispielsweise Viren, Bakterien, bakterielle Toxine, Kohlenwasserstoffe, Hormone, Arzneimittel und Lectine.Examples of antigens, often referred to as foreign substances, include viruses, bacteria, bacterial toxins, hydrocarbons, hormones, drugs and lectins.
Zusätzlich sind oftmals andere Reaktionen zwischen biologisch aktiven Verbindungen, wie beispielsweise Enzymen und ihren Substraten, oftmals ausreichend spezifisch und haben eine ausreichende Affinität um zu Trennungen angewandt zu werden. Zusätzlich können kleine Moleküle, wie beispielsweise Aminosäuren, spezifisch mit und mit einer ausreichenden Affinität zu beispielsweise Proteinen reagieren, so daß eine Trennung erreicht werden kann.In addition, other reactions between biologically active compounds, such as enzymes and their substrates, are often sufficiently specific and have sufficient affinity to be used for separations. In addition, small molecules, such as amino acids, can react specifically with and with sufficient affinity to, for example, proteins, so that separation can be achieved.
Eine bekannte Methode zur Entfernung einer chemischen Species aus einer Lösung beruht auf der Anwendung einer Affinitäts- Chromatographie-Kolonne. Diese Kolonne ist mit Teilchen eines porösen Polymergels gefüllt, z.B. quervernetzter Agarose, an die ein Ligand kovalent gebunden ist. Beispielsweise werden derartige Polymergele in der US-A-4 330 440 beschrieben. Aus dieser Patentschrift und anderem Stande der Technik ist bekannt, daß ein Ligand kovalent an ein aktiviertes Polymer gebunden sein kann, d.h. an ein Polymer mit aktiven Gruppen, die an seiner Oberfläche vorliegen, mit denen ein Ligand zu reagieren vermag. Zu geeigneten aktiven Gruppen gehören funktionelle Gruppen, die, falls erforderlich, in einem aktivierbaren Polymer erzeugt werden können, durch Behandlung des Polymeren mit einem Aktivierungsmittel. Beispielsweise kann ein aktivierbares Polymer, wie beispielsweise Agarose mit Hydroxylgruppen an seiner Oberfläche mit einem Carbonylierungsmittel oder Cyanogenbromid behandelt werden, um funktionelle Gruppen an seiner Oberfläche zu erzeugen, die mit einem Proteinliganden zu reagieren vermögen.A known method for removing a chemical species from a solution is based on the use of an affinity chromatography column. This column is filled with particles of a porous polymer gel, e.g. cross-linked agarose, to which a ligand is covalently bound. For example, such polymer gels are described in US-A-4,330,440. From this patent and other prior art it is known that a ligand can be covalently bound to an activated polymer, i.e. to a polymer with active groups present on its surface with which a ligand can react. Suitable active groups include functional groups which, if necessary, can be generated in an activatable polymer by treating the polymer with an activating agent. For example, an activatable polymer such as agarose with hydroxyl groups on its surface can be treated with a carbonylating agent or cyanogen bromide to create functional groups on its surface that can react with a protein ligand.
Bei Gebrauch der Affinitäts-Chromatographie-Kolonne wird Lösung, welche die zu entfernende Species enthält, durch die Kolonne und zwischen den Teilchen hindurchgeführt, so daß die Species an die Liganden gebunden wird. Dieses Verfahren ist mit einer Anzahl von Nachteilen behaftet. Hierzu gehört die Tatsache, daß das Polymergel schwer zu handhaben ist. Weiterhin kann, da die Teilchen komprimierbar sind, die Packung der Kügelchen in einer Kolonne zu einem übermäßigen Rückdruck führen, wenn die Lösung durch die Kolonne geführt wird. Ferner ist die Diffusion der Lösung durch die Poren der Polymerteilchen ein relativ langsamer Vorgang und die Teilchen können als Filter für teilchenförmiges Material dienen, wie beispielsweise Zellen. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß der Ligand über die poröse Struktur der Teilchen verteilt ist, mit unterschiedlichen Graden der Zugänglichkeit und infolgedessen nicht wirksam eusgenutzt wird.When using the affinity chromatography column, solution containing the species to be removed is passed through the column and between the particles so that the species is bound to the ligands. This method has a number of disadvantages. These include the fact that the polymer gel is difficult to handle. Furthermore, since the particles are compressible, the packing of the beads in a column can lead to excessive back pressure when the solution is passed through the column. Furthermore, the diffusion of the solution through the pores of the polymer particles is a relatively slow process and the particles can act as a filter for particulate material such as cells. Another disadvantage is that the ligand is distributed throughout the porous structure of the particles, with varying degrees of accessibility and, as a result, is not effectively utilized.
Im Falle eines anderen bekannten Verfahrens wird die Lösung mit der zu entfernenden chemischen Species durch ein Filter geführt, das eine fasrige Matrix aufweist, z.B. Filterpapier oder eine poröse polymere Membran, an die der Ligand gebunden ist. Derartige Filter leiden an dem Nachteil, daß sie die Tendenz zu einer Blockierung aufweisen können, wenn teilchenförmiges Material durch den Filter geführt wird, und sie können ferner die Nachteile aufweisen, die mit einer Porendiffusion verbunden sind sowie dem Liganden-Gebrauch, wie oben beschrieben.In another known method, the solution containing the chemical species to be removed is passed through a filter having a fibrous matrix, e.g. filter paper or a porous polymeric membrane, to which the ligand is bound. Such filters suffer from the disadvantage that they may have a tendency to block when particulate material is passed through the filter and may also have the disadvantages associated with pore diffusion and ligand usage as described above.
US-A-4 551 435 beschreibt ein Verfahren zur selektiven Entfernung von immunospezifisch erkennbaren Substanzen aus biologischen Fluiden, wie beispielsweise Blut und Knochenmark. Unerwünschte Antigene oder Antikörper können von dem Blut abfilteriert werden, wobei zunächst das Antigen oder der Antikörper mit dem entsprechenden komplementären Antikörper oder Antigenkomplex gebunden wird. Immunkomplexe, die auf diese Weise gebildet werden, werden dann durch ein adsorbierendes Material geführt, das eine Affinität für Immunkomplexe aufweist. Ein Ligand, bestehend aus einem nicht-immunospezifischen Faktor, z.B.Clq wird an eine feste Phase gekuppelt, um das Adsorbtionsmittel zu bilden.US-A-4 551 435 describes a method for the selective removal of immunospecifically recognizable substances from biological fluids such as blood and bone marrow. Undesirable antigens or antibodies can be filtered out of the blood by first binding the antigen or antibody with the corresponding complementary antibody or antigen complex. Immune complexes formed in this way are then passed through an adsorbent material that has an affinity for immune complexes. A ligand consisting of a non-immunospecific factor, e.g. Clq, is coupled to a solid phase to form the adsorbent.
Die Affinitäts-Trennung, die in der US-A-4 551 435 beschrieben wird, kann durchgeführt werden, in dem das Fluid durch eine Kammer geführt wird, die ein spiralförmig gewundenes Blatt aufweist, mit einander gegenüberliegenden Oberflächen für die Aufnahme des nicht-immunospezifischen Faktors. Die spiralförmigen Windungen des blattförmigen Materials werden von einander durch Abstandshalter getrennt, und bei Gebrauch der Kammer fließt das Fluid durch die Windungen, und zwar entweder axial oder an der Peripherie. Das einzige spezielle Beispiel eines Adsorbtionsmittels, das angegeben ist, ist ein Polystyrolblatt, an das der nicht-immunospezifische Faktor Clq gebunden ist.The affinity separation described in US-A-4 551 435 can be carried out by passing the fluid through a chamber comprising a spiral wound sheet with opposing surfaces for receiving the non-immunospecific factor. The spiral wound Convolutions of the sheet material are separated from each other by spacers, and when the chamber is in use, fluid flows through the convolutions, either axially or peripherally. The only specific example of an adsorbent given is a polystyrene sheet to which the non-immunospecific factor Clq is bound.
Ein wesentlicher Nachteil, der mit der Verwendung eines Polystyrolblattes verbunden ist, an das der Faktor Clq gebunden ist, besteht darin, daß der Faktor Clq adsorbiert ist und nicht kovalent an das Blatt gebunden ist und daß die Gefahr besteht, daß er desorbiert wird. Weiterhin kann die Polystyroloberfläche andere biologisch aktive Verbindungen aus der Flüssigkeit adsorbieren, die über die Oberfläche geführt werden, wobei diese Verbindungen als zusätzliche Liganden wirken können. Überdies liegt, wenn eine Adsorbtion erfolgt, keine Kontrolle über die Orientierung der adsorbierten Species vor, mit dem Ergebnis, daß die Aktivität und/ oder Spezifität des Liganden beeinträchtigt werden kann. Diesbezüglich ist der Ligand, der im Falle der Methode und des immunoadsorbierenden Materials gemäß der US-A- 4 551 435 angewandt werden kann, beschränkt auf einen nicht-immunospezifischen Faktor. Ein anderer Nachteil, der mit der Verwendung eines Polystyrolblattes verbunden ist, besteht darin, daß dies eine hydrophobe Oberfläche aufweist, die ein Protein zu inaktivieren vermag.A major disadvantage associated with the use of a polystyrene sheet to which the factor Clq is bound is that the factor Clq is adsorbed and not covalently bound to the sheet and there is a risk of desorbing. Furthermore, the polystyrene surface can adsorb other biologically active compounds from the liquid that are passed over the surface, which compounds can act as additional ligands. Moreover, when adsorption occurs, there is no control over the orientation of the adsorbed species, with the result that the activity and/or specificity of the ligand can be compromised. In this regard, the ligand that can be used in the case of the method and immunoadsorbent material according to US-A-4,551,435 is limited to a non-immunospecific factor. Another disadvantage associated with the use of a polystyrene sheet is that it has a hydrophobic surface that can inactivate a protein.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme, die im Falle des Standes der Technik auftreten, zu lösen.The aim of the present invention is to solve the above-described problems that occur in the case of the prior art.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Element für die selektive Entfernung einer chemischen Species aus einem Fluid bereitgestellt, mit einem undurchlässigen Trägerblatt, dessen Oberfläche derartig ausgestaltet ist, daß sie einen Liganden für die zu entfernende Species aufnehmen kann, wobei das Element dadurch gekennzeichnet ist, daß an das Trägerblatt eine Schicht aus einem polymeren anhaftet, die auf ihre Oberfläche funktionelle Gruppen aufweist, durch welche der Ligand direkt oder indirekt kovalent an das Polymer gebunden ist.The present invention provides an element for the selective removal of a chemical species from a fluid, comprising an impermeable carrier sheet, the surface of which is designed to receive a ligand for the species to be removed, the element being characterized in that a layer made of a polymer which has functional groups on its surface through which the ligand is directly or indirectly covalently bound to the polymer.
Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zur selektiven Entfernung einer chemischen Species aus einem Fluid bereitgestellt, daß das Kontaktieren des Fluids mit einem Element gemäß der Erfindung umfaßt.The invention further provides a method for selectively removing a chemical species from a fluid comprising contacting the fluid with an element according to the invention.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung für die selektive Entfernung einer chemischen Species aus einem Fluid bereitgestellt, die ein Gehäuse aufweist, das eine Kammer bildet, wobei das Gehäuse Fluid-Einlaß- und Auslaßmittel aufweist, wobei die Kammer mindestens ein Element enthält mit einem Liganden für die zu entfernende Species und wobei das Element oder die Elemente relativ zu dem Einlaß und dem Auslaß derartig angeordnet sind, daß eine Strombahn gebildet wird der Art, daß, wenn die Vorrichtung im Gebrauch ist, Fluid, daß die Kammer durch den Einlaß eintritt, über die Oberfläche des Elementes oder der Elemente geführt wird, bevor das Fluid die Kammer durch den Auslaß wieder verläßt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Element ein Element gemäß der Erfindung ist.According to another aspect of the invention there is provided an apparatus for the selective removal of a chemical species from a fluid comprising a housing defining a chamber, the housing having fluid inlet and outlet means, the chamber containing at least one element having a ligand for the species to be removed and the element or elements being arranged relative to the inlet and outlet so as to form a flow path such that, when the apparatus is in use, fluid entering the chamber through the inlet is passed over the surface of the element or elements before the fluid leaves the chamber again through the outlet, the apparatus being characterized in that the element is an element according to the invention.
Vorzugsweise ist die Strombahn der Art, daß die Tiefe des Fluids, das über das Element oder die Elemente geführt wird, bei 20-500 um, spezieller bei 30-200 um liegt.Preferably, the flow path is such that the depth of the fluid passed over the element or elements is 20-500 µm, more particularly 30-200 µm.
Die Erfindung soll anhand eines Beispieles in den beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht werden, wobei in den Zeichnungen dargestellt sind in:The invention will be illustrated by way of example in the attached schematic drawings, in which the drawings show:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Elementes der Erfindung;Fig. 1 is a cross-sectional view of a preferred element of the invention;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Äußeren einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;Fig. 2 is a perspective view of the exterior of a device according to the invention;
Fig. 3 eine Längsschnittansicht, gemäß der Linien 2-2 von Figur 2; und,Fig. 3 is a longitudinal sectional view taken along lines 2-2 of Figure 2; and,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht, längs der Linien 3-3 von Fig. 2.Fig. 4 is a cross-sectional view taken along lines 3-3 of Fig. 2.
Das Trägerblatt des Elementes der Erfindung kann aus einer Vielzahl von verschiedenen Materialien gebildet werden. Ein geeignetes Material kann beispielsweise ein Metall sein, Glas oder ein Polymer. Viele polymere Materialien, die zu einem Blatt oder einer Folie verformt werden können, sind geeignet, einschließlich beispielsweise Celluloseether, oder -ester, z.B. Celluloseacetat, Polyester, z.B. Poly (ethylenterephthalat), Polyolefine, z.B. Poly (propylen) und Poly (vinylchlorid).The support sheet of the element of the invention can be formed from a variety of different materials. A suitable material can be, for example, a metal, glass or a polymer. Many polymeric materials that can be formed into a sheet or film are suitable, including, for example, cellulose ethers, or esters, e.g., cellulose acetate, polyesters, e.g., poly (ethylene terephthalate), polyolefins, e.g., poly (propylene) and poly (vinyl chloride).
Die Dicke des Trägers kann sehr verschieden sein, je nach dem Material, aus dem er hergestellt worden ist und je nach der Weise, in der das Element verwendet wird. Aus Gründen der Kompaktheit ist das Trägerblatt vorzugseise so dünn wie möglich, wobei dennoch die mechanischen Stabilitätserfordernisse eingehalten werden mussen. Beispielsweise kann die Dicke des Trägerblattes bei 0,01-0,5 mm liegen, in besonders vorteilshafter Weise bei 0,05-0,2 mm.The thickness of the support can vary greatly depending on the material from which it is made and the way in which the element is used. For reasons of compactness, the support sheet is preferably as thin as possible, while still meeting the mechanical stability requirements. For example, the thickness of the support sheet can be 0.01-0.5 mm, particularly advantageously 0.05-0.2 mm.
Vorzugsweise ist das Trägerblatt flexibel. Vorzugsweise ist das Trägerblatt ferner flach.Preferably, the carrier sheet is flexible. Preferably the carrier sheet is also flat.
Die Polymerschicht kann in Form einer aktivierten Polymerschicht vorliegen, d.h. mit funktionellen Gruppen, die direkt mit dem Liganden reagieren. Alternativ kann sie in Form einer aktivierbaren Polymerschicht vorliegen, die nachfolgend durch Behandlung mit einem aktivierenden Mittel aktiviert wird. Das aktivierende Mittel kann eine funktionelle Gruppe des aktivierbaren Polymeren in eine funktionelle Gruppe überführen, die zu einer Reaktion mit dem Liganden befähigt ist oder das aktivierende Mittel kann ein Kupplungsmittel sein, das an das Polymer gebunden wird durch Umsetzung mit einer funktionellen Gruppe des aktivierbaren Polymeren.The polymer layer can be in the form of an activated polymer layer, i.e. with functional groups that react directly with the ligand. Alternatively, it can be in the form of an activatable polymer layer that is subsequently activated by treatment with an activating agent. The activating agent can convert a functional group of the activatable polymer into a functional group that is capable of reacting with the ligand or the activating agent can be a coupling agent that is bound to the polymer by reaction with a functional group of the activatable polymer.
Zu Beispielen von aktivierenden Mitteln gehören Divinylsulphon, Cyanogenbromid und Glutaraldehyd.Examples of activating agents include divinylsulphone, cyanogen bromide and glutaraldehyde.
Geeignete Polymere können sich ableiten von Monomeren wie beispielsweise ethylenisch ungesättigten Hydroxygruppen enthaltenden Monomeren, z.B. Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), ethylenisch ungesättigten eine Oxirangruppe enthaltenden Monomeren, z.B. Glycidylacrylat und ethylenisch ungesättigten eine Amidgruppe enthaltenden Monomeren, z.B. Acrylamid.Suitable polymers can be derived from monomers such as ethylenically unsaturated hydroxy group-containing monomers, e.g. hydroxyethyl methacrylate (HEMA), ethylenically unsaturated oxirane group-containing monomers, e.g. glycidyl acrylate and ethylenically unsaturated amide group-containing monomers, e.g. acrylamide.
Um die Entfernung einer ausgewählten chemischen Species aus einem Fluid zu erreichen, z.B. die Entfernung eines spezifischen Proteins aus einer Mischung hiervon, ist daß Polymer vorzugsweise der Art ausgestaltet, daß eine nichtspezifische Adsorption an dem Element minimal ist.To achieve the removal of a selected chemical species from a fluid, e.g. the removal of a specific protein from a mixture thereof, the polymer is preferably designed such that non-specific adsorption to the element is minimal.
Vorzugsweise ist das aktivierte oder aktivierbare Polymer praktisch hydrophil. Zu besonders geeigneten chemischen Gruppen, welche zur Hydrophilität am Polymeren beitragen, gehören Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl- und Thiolgruppen.Preferably, the activated or activatable polymer is practically hydrophilic. Particularly suitable chemical groups that contribute to the hydrophilicity of the polymer include hydroxyl, amino, carboxyl and thiol groups.
Um die Probleme, die mit der Verwendung von porösen Materialien verbunden sind, auf ein Minimum zu reduzieren, kann die aktivierte oder aktivierbare Polymerschicht praktisch nicht-porös sein. Ist die aktivierte oder aktivierbare Polymerschicht porös, so sind die Poren verzugsweise ausreichend klein, um den Eintritt des Liganden oder der zu entfernenden Species, z.B. eines Proteins in die Schicht zu verhindern. Vorzugsweise ist die aktivierte Polymerschicht praktisch nichtquellbar.In order to minimize the problems associated with the use of porous materials, the activated or activatable polymer layer can be practically non-porous. If the activated or activatable polymer layer is porous, the pores are preferably sufficiently small to prevent the ligand or the species to be removed, e.g. a protein, from entering the layer. Preferably, the activated polymer layer is practically non-swellable.
Aus Gründen der leichteren Herstellbarkeit ist das aktivierbare oder aktivierte Polymer vorzugsweise aus einem Lösungsmittel beschichtbar, z.B. aus einer Lösung in Wasser und/ oder einem organischen Lösungsmittel. Auf diese Weise können übliche Beschichtungsvorrichtungen verwendet werden, einschließlich z.B. Gleit-Beschichtungstrichter oder Extrusions-Beschichtungstrichter, um große Mengen an beschichtetem Produkt in wirksamer Weise herzustellen.For ease of manufacturability, the activatable or activated polymer is preferably coatable from a solvent, e.g. from a solution in water and/or an organic solvent. In this way, conventional coating equipment can be used, including, e.g., slide coating hoppers or extrusion coating hoppers, to efficiently produce large quantities of coated product.
Vorzugsweise bildet die aktivierbare oder aktivierte Polymerschicht eine kontinuierliche Schicht auf dem Träger.Preferably, the activatable or activated polymer layer forms a continuous layer on the carrier.
Die Dicke der aktivierten Polymerschicht hängt von solchen Faktoren wie dem speziell verwendeten Polymer ab. Da im Falle einer bevorzugten Ausführungsform die Reaktion zwischen dem Liganden und der Species, die entfernt werden soll, überwiegend auf der Oberfläche der Schicht stattfindet, braucht diese lediglich ausreichend dick zu sein, um eine adäquate Bindung des Liganden an das Trägerblatt zu bewirken. Beispielsweise kann die Trockendichte der aktivierten Polymer schicht 5-100 um betragen, in besonders vorteilhafter Weise 10-50 um.The thickness of the activated polymer layer depends on such factors as the particular polymer used. Since in a preferred embodiment the reaction between the ligand and the species to be removed takes place predominantly on the surface of the layer, it need only be sufficiently thick to effect adequate binding of the ligand to the carrier sheet. For example, the dry density of the activated polymer layer may be 5-100 µm, most advantageously 10-50 µm.
Eine adäquate Adhäsion zwischen der aktivierten Polymerschicht und dem Trägerblatt kann erreicht werden durch geeignete Auswahl der zwei verwendeten Materialien. Alternativ kann eine Adhäsion durch andere Maßnahmen gesteigert werden, beispielsweise durch Verwendung einer die Haftung verbessernde Schicht oder indem das Trägerblatt einer Corona-Entladung unterworfen wird oder einer RF-Plasmabehandlung vor Aufbringen der Polymerschicht.Adequate adhesion between the activated polymer layer and the carrier sheet can be achieved by appropriate selection of the two materials used. Alternatively, adhesion can be enhanced by other measures, for example by using an adhesion-enhancing layer or by subjecting the carrier sheet to a corona discharge or an RF plasma treatment before applying the polymer layer.
Im Falle einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Schicht aus aktiviertem Polymer auf jeder Seite des Trägerblattes vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention, a layer of activated polymer is provided on each side of the support sheet.
Verschiedene Methoden können angewandt werden, um den Oberflächenbereich der aktivierten oder aktivierbaren Polymerschicht relativ zum Oberflächenbereich des Trägerblattes zu maximieren. Bei einem derartigen Verfahren enthält die Schicht ein innertes teilchenförmiges Material,das die Oberfläche dar Schicht in der Umgebung eines jeden Teilchens erhöht. Das teilchenförmige Material kann in Form von Kügelchen vorliegen. Zu geeigneten Materialien, aus denen die Teilchen bestehen können, gehören Polymere und Glas.Various methods can be used to maximize the surface area of the activated or activatable polymer layer relative to the surface area of the carrier sheet. In one such method, the layer contains an intrinsic particulate material that increases the surface area of the layer in the vicinity of each particle. The particulate material can be in the form of beads. Suitable materials from which the particles can be composed include polymers and glass.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die aktivierte oder aktivierbare Polymerschicht ein teilchenförmiges Material, das als Abstandshalter dient, d.h. das teilchenförmige Material bildet die Mittel, wodurch ein Element der Erfindung einen Abstand von einem anderen Element oder einem anderen Teil des gleichen Elementes einnehmen kann. Das teilchenförmige Material kann chemisch auf oder innerhalb der Polymerbeschichtung gehalten werden. Vorzugsweise umfaßt das teilchenförmige Material Teilchen einer im wesentlichen gleichförmigen Form und Dimension. Im Falle vieler Anwendungsfälle ist es wünschenswert, daß die einzelnen Teilchen innerhalb der Schicht derart verteilt sind, daß eine praktisch gleichförmige Entfernung der Trennung zwischen benachbarten Elementen erreicht wird.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the activated or activatable polymer layer contains a particulate material which serves as a spacer, ie the particulate material forms the means whereby an element of the invention can be spaced from another element or from another part of the same element. The particulate material can be chemically held on or within the polymer coating. Preferably, the particulate material comprises particles of substantially uniform shape and dimension. In many applications, it is desirable that the individual particles be distributed within the layer such that a substantially uniform distance of separation between adjacent elements is achieved.
Wie oben beschrieben, kann das teilchenförmige Material eine Vielzahl von Formen aufweisen, einschließlich beispielsweise die Form Kügelchen eines Polymeren oder von Glas. Die Dimension der Teilchen, welche den Grad des Abstandes bestimmt, hängt von solchen Faktoren ab wie der Trennungsentfernung, die zwischen benachbarten Elementen gefordert wird und der Dicke der aktivierten Polymerschicht. Praktisch sphärische Kügelchen aus einem innerten Material die sämtlich praktisch den gleichen Durchmesser innerhalb eines Bereiches von 20-500 um aufweisen, vorzugsweise von 30-200 um, stellen ein Beispiel für ein geeignetes teilchenförmiges Material dar.As described above, the particulate material may have a variety of shapes, including, for example, the shape of beads of a polymer or glass. The dimension of the particles, which determines the degree of spacing, depends on such factors as the separation distance required between adjacent elements and the thickness of the activated polymer layer. Substantially spherical beads of an inert material, all of substantially the same diameter within a range of 20-500 µm, preferably 30-200 µm, represent an example of a suitable particulate material.
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der teilchenförmigen Abstandsmittel, die oben beschrieben wurden, besteht darin, daß es möglich ist, das teilchenförmige Material mit der Polymerschicht auf den Träger aufzutragen. Auf diese Weise läßt sich ein Element mit integralen Abstandsmitteln erzeugen. Durch einfache Herstellung einer homogenen Beschichtungs-Zusammensetzung mit dem Polymer oder Monomeren, aus denen die Polymerschicht gebildet wird sowie dem teilchenförmigen Material, lassen sich die Teilchen gleichförmig über die aufgetragene Schicht verteilen, wodurch eine gleichförmige Trennung ermöglicht wird.A particularly advantageous feature of the particulate spacing means described above is that it is possible to apply the particulate material to the support with the polymer layer. In this way, an element with integral spacing means can be produced. By simply preparing a homogeneous coating composition with the polymer or monomers forming the polymer layer and the particulate material, the particles can be uniformly distributed over the applied layer, thereby enabling uniform separation.
Die Verwendung von Kügelchen oder einem anderen geeigneten teilchenförmigen Material, die bzw. das an der Oberfläche eines Substrates in Form eines Abstandsmittels anhaftet, wird als neu betrachtet.The use of beads or other suitable particulate material adhered to the surface of a substrate as a spacing agent is considered novel.
Im allgemeinen wird, bevor das Element für die Entfernung einer Substanz aus einem Fluid verwendet werden kann, z.B. einer wässrigen Lösung oder Suspension, ein Ligand für das Substrat kovalent an die aktivierte Polymerschicht des Elementes gebunden. Im Falle einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Polymerschicht praktisch nichtporös ist, wird der Ligand vorwiegend an die Oberfläche der Schicht gebunden.Generally, before the element can be used to remove a substance from a fluid, e.g., an aqueous solution or suspension, a ligand for the substrate is covalently bound to the activated polymer layer of the element. In a preferred embodiment of the invention, where the polymer layer is substantially nonporous, the ligand is bound predominantly to the surface of the layer.
Das Verfahren zur Entfernung einer Substanz aus einem Fluid kann in der Vorrichtung der Erfindung durchgeführt werden. Das Element der Erfindung, das in Vorrichtung enthalten ist, kann in einer Anzahl von unterschiedlichen Weisen gestaltet sein.The process for removing a substance from a fluid may be carried out in the device of the invention. The element of the invention contained in the device may be designed in a number of different ways.
Beispielsweise kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Elementen aufweisen, die einander gegenüberliegen, wobei ein jedes Element von benachbarten oder angrenzenden Elementen durch Abstandsmittel getrennt ist.For example, the device may comprise a plurality of elements facing each other, each element being separated from adjacent or adjacent elements by spacing means.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung liegt das Element in Form einer Spule vor, wobei die Windungen der Spule von einander durch Abstandsmittel getrennt sind und die ausgeprägte Strombahn verläuft axial relativ zur Achse der Spule.According to a preferred embodiment of the device, the element is in the form of a coil, the turns of the coil being separated from each other by spacers and the distinct current path runs axially relative to the axis of the coil.
Im Falle einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt das Element in Form einer Spule vor, wobei die Windungen der Spule voneinander durch Abstandsmittel getrennt sind und die definierte Strombahn verläuft im Umfange der Windungen.In another preferred embodiment, the element is in the form of a coil, the turns of the coil being separated from one another by spacers and the defined current path running around the circumference of the turns.
Vorzugsweise liefern die Abstandsmittel eine praktisch konstante Trennungsentfernung zwischen benachbarten Oberflächen des Elementes oder der Elemente. Die Trennungsentfernung kann 20-500 um, vorzugsweise 30-200 um betragen.Preferably, the spacing means provides a substantially constant separation distance between adjacent surfaces of the element or elements. The separation distance may be 20-500 µm, preferably 30-200 µm.
Wie oben beschrieben, können die Abstandsmittel ein integraler Bestandteil des Elementes sein. Alternativ können die Abstandsmittel separate Mittel sein und die Form von beispielsweise einem Band, Stäben oder einer maschenartigen Struktur aufweisen, die die Strömung des Fluids durch die Vorrichtung erlaubt.As described above, the spacing means may be an integral part of the element. Alternatively, the spacing means may be separate means and may be in the form of, for example, a band, rods or a mesh-like structure which allows the flow of fluid through the device.
Wenn es nicht wichtig ist, daß die Abstandsmittel eine praktisch gleichförmige Trennungsentfernung liefern, können die Abstandsmittel durch das Element selbst gebildet werden. Beispielsweise kann das Element geriffelt oder gerippt sein und benachbarte Teile des Elementes oder benachbarte separate Elemente können so angeordnet sein, daß lediglich Teile des Elementes oder der Elemente aneinander anstoßen.Where it is not important that the spacing means provide a substantially uniform separation distance, the spacing means may be provided by the element itself. For example, the element may be corrugated or ribbed and adjacent parts of the element or adjacent separate elements may be arranged so that only parts of the element or elements abut one another.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, können das Element oder die Vorrichtung dazu verwendet werden, um ein biologisch aktives Molekül aus einer Mischung hiervon zu entfernen, und zwar durch Verwendung einer biospezifischen Affinitätsreaktion. In diesem Falle kann der Ligand ein biospezifischer Ligand sein, z.B. ein Protein, und das aktivierte Polymer wird geeignete funktionelle Gruppen aufweisen, durch welche das Protein kovalent an das Polymer gebunden werden kann. Derartige Gruppen sind allgemein bekannt und hierzu gehören Hydroxyl-, Amin- und Thiolgruppen. Ein Beispiel eines Proteinliganden ist Protein A.According to one aspect of the invention, the element or device can be used to remove a biologically active molecule from a mixture thereof by using a biospecific affinity reaction. In this case, the ligand may be a biospecific ligand, e.g. a protein, and the activated polymer will have suitable functional groups by which the protein can be covalently bound to the polymer. Such groups are well known and include hydroxyl, amine and thiol groups. An example of a protein ligand is Protein A.
Viele biospezifische Affinitätsreaktionen sind bekannt und ein besonderes Beispiel beruht auf der Umsetzung eines Antigens und eines dagegen gerichteten Antikörpers. Im Hinblick auf den breiten Bereich von monoklonalen Antikörpern, die zur Verfügung stehen, ist es nunmehr möglich einen breiten Bereich von hochspezifischen Affinitätsreaktionen durchzuführen. Ein besonderer Antikörperligand, der im Rahmen der Erfindung verwendet worden ist, ist ein Ratten-Anti-Mäuse-Kappa-Ketten-AntikörperMany biospecific affinity reactions are known and a particular example is based on the reaction of an antigen and an antibody directed against it. In view of the wide range of monoclonal antibodies available, it is now possible to carry out a wide range of highly specific affinity reactions. A particular antibody ligand that has been used in the invention is a rat anti-mouse kappa chain antibody
Zu anderen Liganden, die verwendet werden können, gehören reaktive Farbstoffe, wie z.B. Triazinfarbstoffe, z.B. Procion MX-R und Cibacron Blue F3G-A.Other ligands that can be used include reactive dyes such as triazine dyes, e.g. Procion MX-R and Cibacron Blue F3G-A.
Zur Vorteilen, die bei Verwendung der Vorrichtung der Erfindung gewonnen werden können, gehört die Tatsache, daß sie dazu geeignet ist, Fluids zu verarbeiten, welche teilchenförmige Materialien enthalten, z.B. Zellen, und die Vorrichtung ist sehr viel weniger empfindlich bezüglich einer Blockade durch solches teilchenförmiges Material, im Vergleich mit zur Verfügung stehenden Vorrichtungen. Weiterhin ist die Vorrichtung selbst-enthaltend, und geeignet zur Verwendung und zum Wegwerfen, weshalb sie für eine einmalige Verwendung falls erwünscht, geeignet ist. Dies ist von großer Bedeutung bei der Handhabung von Materialien, die Substanzen enthalten, wie z.B. Pathogene, Viren oder DNA-Produkte, oder wenn das behandelte Fluid in einen Patienten re-injektiert werden muß (z.B. bei einer Knochenmarks-Reinigung). Zusätzlich kann die Vorrichtung leicht vorgepackt werden und falls erwünscht vorsterilisiert werden.The advantages of using the device of the invention include the fact that it is suitable for processing fluids containing particulate materials, e.g. cells, and the device is much less susceptible to blockage by such particulate material compared to available devices. Furthermore, the device is self-contained and disposable, making it suitable for single use if desired. This is of great importance when handling materials containing substances such as pathogens, viruses or DNA products, or when the treated fluid must be re-injected into a patient (e.g. in bone marrow purge). In addition, the device can be easily pre-packaged and pre-sterilised if desired.
Es ist offensichtlich, daß die Vorrichtung in verschiedenen Formen unter Berücksichtigung der Natur des in der Vorrichtung enthaltenen Elementes geliefert werden kann. Beispielsweise kann die Polymerschicht in einer aktivierbaren Form vorliegen, so daß vor der Verwendung der Vorrichtung das Element eine Behandlung mit einem aktivierenden Mittel erfahren muß und nachfolgend eine Behandlung zur Bindung des Liganden. Alternativ kann die Polymerschicht bereits aktiviert sein und lediglich eine Behandlung zur Bindung des Liganden erfordern. Schließlich kann die Vorrichtung mit einem an das Element gebundenen Liganden geliefert werden.It will be appreciated that the device may be supplied in various forms taking into account the nature of the element contained in the device. For example, the polymer layer may be in an activatable form, so that before using the device the element must undergo treatment with an activating agent and subsequently treatment to bind the ligand. Alternatively, the polymer layer may already be activated and only require treatment to bind the ligand. Finally, the device may be supplied with a ligand bound to the element.
Das Element und die Vorrichtung der Erfindung werden weiter unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 (nicht im Maßstab) beschrieben.The element and device of the invention are further described with reference to Figs. 1-4 (not to scale).
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elementes gemäß der Erfindung. Das Element weist ein Trägerblatt 10 auf, das mit einer Schicht aus einem aktivierbaren oder aktivierten Polymer 11 beschichtet ist. Kügelchen 12, die in der Schicht 11 vorliegen, haften an dem Träger 10.Fig. 1 shows a cross-sectional view of an element according to the invention. The element comprises a carrier sheet 10 coated with a layer of an activatable or activated polymer 11. Beads 12 present in the layer 11 adhere to the carrier 10.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Äußeren einer Vorrichtung nach der Erfindung. Dargestellt ist das Gehäuse 20, das aus einem plastischen Material, z.B. Polypropylen geformt sein kann. Das Gehäuse 20 umfaßt ein zylindrisches Körperteil 21, das mit einer Kappe 22 versehen ist. Die Kappe ist mit einem Fluid-Einlaßrohr 23 versehen und das Körperteil it mit einem Fluid-Auslaßrohr 24 versehen.Fig. 2 is a perspective view of the exterior of a Device according to the invention. The housing 20 is shown, which can be formed from a plastic material, eg polypropylene. The housing 20 comprises a cylindrical body part 21 which is provided with a cap 22. The cap is provided with a fluid inlet tube 23 and the body part is provided with a fluid outlet tube 24.
Die Fig. 3 und 4 sind Querschnittsansichten, gemäß der Linien 2-2 bzw. 3-3 von Fig. 2.Figures 3 and 4 are cross-sectional views taken along lines 2-2 and 3-3 of Figure 2, respectively.
Die Kappe 22 enthält einen axialen Durchlaß 25, durch den Fluid in die Kammer eingeführt werden kann, die durch das Gehäuse 20 begrenzt wird. Die innere Oberfläche der Kappe 22 ist mit Rillen 26 versehen, die sich radial von dem Durchlaß 25 erstrecken, um den Fluidstrom auszubreiten, wenn dieser in die Kammer eintritt. Die Kammer enthält eine Spule oder Rolle 27 eines Elementes gemäß der Erfindung. Ein Element des in Fig.1 dargestellten Typs ist spiralförmig um einen zylindrischen Kern 28 gewickelt. (Die Polymerschicht 11 ist in den Fig. 3 und 4 nicht dargestellt). Die äußere Windung der Rolle oder Spule ist an dem Körper der Rolle oder Spule mittels eines Klebebandes 29 befestigt, das co-extensiv mit der äußeren Oberfläche der Spule oder Rolle verläuft und einen flüssigkeitsdichten Verschluß zwischen der Rolle oder Spule und der inneren Oberfläche des Gehäuses 20 liefert.The cap 22 contains an axial passage 25 through which fluid can be introduced into the chamber defined by the housing 20. The inner surface of the cap 22 is provided with grooves 26 extending radially from the passage 25 to spread the fluid flow as it enters the chamber. The chamber contains a spool or reel 27 of an element according to the invention. An element of the type shown in Fig.1 is spirally wound around a cylindrical core 28. (The polymer layer 11 is not shown in Figs. 3 and 4). The outer turn of the reel or reel is attached to the body of the reel or reel by means of an adhesive tape 29 which is co-extensive with the outer surface of the spool or reel and provides a liquid-tight seal between the spool or reel and the inner surface of the housing 20.
Die Rolle oder Spule füllt die Kammer zwischen der Kappe 22 an einem Ende und einer Polypropylenscheibe 30, die gegen die ringförmige Wandung der Kammer drückt, am anderen Ende. Die Oberfläche der Scheibe, die der Spule oder Rolle gegenüberliegt, ist mit Rillen 31 versehen, die sich radial von einem zentralen Durchlaß erstrecken und axial durch die Scheibe verlaufen. Dieser Durchlaß kommuniziert mit dem Durchlaß 32, der durch die Entwandung des Gehäuses und das Auslaßrohr 24 führt.The reel or spool fills the chamber between the cap 22 at one end and a polypropylene disk 30 which presses against the annular wall of the chamber at the other end. The surface of the disk facing the reel or spool is provided with grooves 31 which extend radially from a central passage and pass axially through the disk. This passage communicates with the passage 32 which leads through the wall of the housing and the outlet pipe 24.
Bei Gebrauch der Vorrichtung gelangt Fluid, das in die Kammer durch den Einlaß eintritt, durch die Windungen der Rolle oder Spule, bevor es die Kammer durch den Auslaß verläßt.In use of the device, fluid entering the chamber through the inlet passes through the turns of the reel or spool before leaving the chamber through the outlet.
Es ist zu bemerken, daß die Zeichnungen, und insbes. die Darstellung der Spule oder Rolle schematisch sind. In der Praxis kann die Gesamtdicke des Elementes in der Größenordnung von 200 um liegen. Von einem derartigen Element wurde eine Rolle hergestellt in Form eines Streifens einer Breite von 35 mm und einer Länge von 11 m, der spiralförmig um einen zentralen zylindrischen Kern gewickelt worden war, der einen Durchmesser von ungefähr 12 mm hatte. Eine solche Spule war in einer Vorrichtung des dargestellten Typs enthalten, mit einer Gesamtlänge von 80 mm und einem äußeren Durchmesser von 70 mm. Natürlich besteht die Spule oder Rolle aus vielen Windungen in einem dichten Abstand zueinander, die nicht in einer maßstabsgerechten Zeichnung dargestellt werden können.It should be noted that the drawings, and in particular the representation of the coil or reel, are schematic. In practice, the total thickness of the element may be of the order of 200 µm. A reel of such an element was made in the form of a strip 35 mm wide and 11 m long, wound spirally around a central cylindrical core having a diameter of about 12 mm. Such a coil was contained in a device of the type shown, with a total length of 80 mm and an external diameter of 70 mm. Of course, the coil or reel consists of many closely spaced turns which cannot be represented in a scaled drawing.
Die Erfindung wird weiter anhand von Beispielen wie folgt beschrieben.The invention is further described by means of examples as follows.
Eine Beschichtungslösung mit 10% w/w Polyhydroxyethylmethacrylat (HEMA) in Ethanol und Glutaraldehyd als Quervernetzungsmittel in einer Menge von 5% w/w Polymer wurde hergestellt.A coating solution containing 10% w/w polyhydroxyethyl methacrylate (HEMA) in ethanol and glutaraldehyde as crosslinking agent in an amount of 5% w/w polymer was prepared.
Ein Extrusionsrichter wurde dazu verwendet, um die Lösung auf eine Seite eines einer Coronaentladung ausgesetzten Polyethylenterephthalat-Blattes einer Dicke von 0,08 mm aufzutragen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung wurde derart eingestellt, daß eine Naß-Beschichtung von 100 um bei einer Beschichtungs geschwindigkeit von 3 m/Min. erzielt wurde. Die Schicht wurde bei Raumtemperatur in der Beschichtungsvorrichtung etwa 20 Min. lang getrocknet und bei 90º C etwa 2 Tage lang gehärtet.An extrusion hopper was used to apply the solution to one side of a corona discharged polyethylene terephthalate sheet of 0.08 mm thickness. The solution flow rate was adjusted to achieve a wet coating of 100 µm at a coating speed of 3 m/min. The layer was dried at room temperature in the coater for about 20 min. and cured at 90ºC for about 2 days.
Die Beschichtungsoperation wurde ferner an der anderen Seite des Blattes durchgeführt, mit der Modifikation jedoch, daß die Lösung mit Kieselsäure beschichtete Polystyrol-Abstandskügelchen enthielt mit einem Durchmesser von 50 um, um eine Dichte von etwa 200 Kügelchen/cm² in dem getrockneten Produkt zu liefern.The coating operation was also carried out on the other side of the sheet, with the modification, however, that the solution contained silica-coated polystyrene spacer beads of 50 µm diameter to provide a density of about 200 beads/cm2 in the dried product.
Die Trockendichte der quervernetzten Polymerschicht lag bei 10-20 um und hatte eine minimale Quellung in Wasser.The dry density of the cross-linked polymer layer was 10-20 μm and had minimal swelling in water.
Das auf diese Weise hergestellte Blatt wurde zu Streifen einer Länge von 11 m zerschnitten mit einer Breite von jeweils 35 mm.The sheet produced in this way was cut into strips 11 m long and 35 mm wide each.
Ein solcher Streifen wurde unter sauberen Bedingungen um einen zentralen Kern gewickelt und das Spulenelement wurde in eine Vorrichtung ähnlich derjenigen, die in den Fig. 2-4 dargestellt ist, eingesetzt.Such a strip was wound around a central core under clean conditions and the coil element was inserted into a device similar to that shown in Figs. 2-4.
Die Vorrichtung wurde trocken gewogen und dann mehrere Stunden lang mit Wasser einer "Millipore"-Qualität ausgespült, um jegliche Reste des Quervernetzungsmittels zu entfernen, worauf die Vorrichtung von neuem ausgewogen wurde. Die Differenz in der Masse zeigte an, daß das Füllvolumen der Vorrichtung bei etwa 27 ml lag (d.h. das Volumen an Flüssigkeit, die die trockene Vorrichtung aufnehmen kann).The device was weighed dry and then rinsed with "Millipore" grade water for several hours to remove any residual cross-linking agent, after which the device was reweighed. The difference in mass indicated that the fill volume of the device was approximately 27 ml (i.e., the volume of liquid that the dry device can hold).
Procion -Blue MXR-Farbstoff wurde dann an die Polymerschicht gekuppelt, und zwar dadurch, daß durch die Vorrichtung 100 ml einer Lösung zirkulieren gelassen wurde, die enthielt 1 g Farbstoff, 30 ml 4 M NaCl, 02 ml, 10M NaOH, und zwar bei 40º C 2 Stunden lang bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 10 ml/Min. Die Vorrichtung wurde dann 2 Stunden lang mit Wasser ausgespült. Sie wurde dann mit 600 ml 0,2M Phosphat/1M NaCl-Lösung, dann nochmals mit Wasser und schließlich mit 0,14M PBS ausgespült.Procion Blue MXR dye was then coupled to the polymer layer by circulating through the device 100 ml of a solution containing 1 g dye, 30 ml 4 M NaCl, 02 ml 10M NaOH at 40ºC for 2 hours at a flow rate of 10 ml/min. The device was then rinsed with water for 2 hours. It was then rinsed with 600 ml 0.2M phosphate/1M NaCl solution, then again with water and finally with 0.14M PBS.
Von Kaninchenserum wurde Albumin abgetrennt, indem 50 ml frisch aufgetautes Serum bei 20 ml/Min. 2 Stunden lang durch die Vorrichtung zirkulieren gelassen wurden, gelegentlich unter Unterbrechung des Flusses, um einen guten Kontakt zwischen dem Serum und der Polymerschicht zu ermöglichen.Albumin was separated from rabbit serum by circulating 50 ml of freshly thawed serum through the device at 20 ml/min for 2 hours, occasionally stopping the flow to allow good contact between the serum and the polymer layer.
Die Vorrichtung wurde dann mit PBS ausgespült, bis die Waschlösungen eine Null-UV-Absorption bei 280 nm zeigte.The device was then rinsed with PBS until the wash solutions showed zero UV absorbance at 280 nm.
60 ml von 0,005M Tris/HCl/0,2M NaSCN wurden durch die Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 10 ml/Min. fließen gelassen, um 6 mg Albumin zu eluieren, worauf weitere 20 ml durch die Vorrichtung zirkulieren gelassen wurden mit einer Geschwindigkeit von 10 ml/Min., und zwar 1/2 Stunde lang, um weitere 6 mg Albumin zu eluieren.60 ml of 0.005M Tris/HCl/0.2M NaSCN was flowed through the device at a rate of 10 ml/min to elute 6 mg of albumin, followed by an additional 20 ml circulating through the device at a rate of 10 ml/min for 1/2 hour to elute an additional 6 mg of albumin.
Die Proteingewinnung wurde bestimmt durch optische Absorption bei 280 nm und eine Elektrophorese wurde dazu angewandt, um das gewonnene Albumin zu identifizieren.Protein recovery was determined by optical absorption at 280 nm and electrophoresis was used to identify the recovered albumin.
Ein einen Liter fassender Drei-Halsrundkolben, ausgerüstet mit einem Kondensator und einem Stickstoff-Einlaß, wurde mit den folgenden Bestandteilen beschickt:A one-liter three-neck round-bottom flask equipped with a condenser and a nitrogen inlet was charged with the following ingredients:
2-Hydroxylethylmethacrylat (0,48 Mole) 62,45 g2-Hydroxyethyl methacrylate (0.48 moles) 62.45 g
Methylmethacrylat (0,03 Mole) 3,00 gMethyl methacrylate (0.03 moles) 3.00 g
Methacrylsäure (0,03 Mole) 2,55 gMethacrylic acid (0.03 moles) 2.55 g
3-Chloro-2-hydroxypropylmethacrylat (0,06 Mole) 10,72 g3-Chloro-2-hydroxypropyl methacrylate (0.06 moles) 10.72 g
p-Toluolsulphonsäure-Monohydrat 2,10 gp-Toluenesulphonic acid monohydrate 2.10 g
Bis (4-tert.butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat 0,79 gBis(4-tert.butylcyclohexyl)peroxydicarbonate 0.79 g
Ethanol/Methylcellosolve (9:1 v/v) 250 mlEthanol/Methylcellosolve (9:1 v/v) 250 ml
Die Lösung wurde bei 50ºC 17 Stunden lang gerührt. Während dieser Zeitspanne wurde Stickstoff durch die Lösung perlen gelassen. Das Polymer wurde durch Ausfällung in einem Überschuß an Diethylether gewonnen und in einem Exsiccator getrocknet. (Ausbeute = 74,9 g).The solution was stirred at 50°C for 17 hours. During this period, nitrogen was bubbled through the solution. The polymer was recovered by precipitation in an excess of diethyl ether and dried in a desiccator. (Yield = 74.9 g).
Es wurde eine Beschichtungslösung hergestellt, bestehend aus 10% w/w des obigen Polymeren in 100% Dimethylformamid plus 10% w/w Tetrabutylammoniumhydroxid/Polymer. 50 um große mit Kieselsäure beschichtete Styrolkügelchen wurden in Suspension in die Lösung als Abstandskügelchen eingeführt.A coating solution was prepared consisting of 10% w/w of the above polymer in 100% dimethylformamide plus 10% w/w tetrabutylammonium hydroxide/polymer. 50 µm silica coated styrene beads were introduced in suspension into the solution as spacer beads.
Die Lösung wurde auf eine Seite eines Polyethylenterephthalatblattes aufgetragen, das einer Coronaentladung unterworfen worden war, unter einer Beschichtungsdicke von naß gemessen 100 um. Die Beschichtung wurde bei 90º C etwa 20 Minuten lang getrocknet. Die andere Seite des Blattes wurde in ähnlicher Weise beschichtet, mit der Ausnahme jedoch, daß die Beschichtungslösung keine Abstandskügelchen enthielt.The solution was coated onto one side of a corona discharged polyethylene terephthalate sheet to a wet coating thickness of 100 µm. The coating was dried at 90ºC for about 20 minutes. The other side of the sheet was coated in a similar manner except that the coating solution did not contain spacer beads. contained.
Die Beschichtung war in Wasser, Salzlösungen, Ethanol, Aceton und Dimethylformamid stabil, was zeigt, daß eine effektive Quervernetzung erfolgte.The coating was stable in water, saline solutions, ethanol, acetone and dimethylformamide, indicating that effective cross-linking occurred.
Das beschichtete Blatt wurde zu ungefähr 15 m langen und 35 mm breiten Streifen aufgeschnitten. Ein Streifen wurde unter sauberen Bedingungen um einen zentralen Kern gewickelt und das Spulenelement wurde in eine Vorrichtung eingebracht, ähnlich derjenigen, die in den Fig. 2-4 dargestellt wird, und aus Polypropylen hergestellt wurde. Nach Einsetzen des aufgespulten Elementes in den Körper der Vorrichtung wurde die Kappe aufgebracht, und zwar durch Ultraschall-Verschweißung.The coated sheet was cut into strips approximately 15 m long and 35 mm wide. One strip was wound around a central core under clean conditions and the coil element was placed in a device similar to that shown in Figures 2-4 and made of polypropylene. After placing the coiled element in the body of the device, the cap was applied by ultrasonic welding.
Die Vorrichtung wurde mit Wasser von "Millipore"-Qualität ausgespült.The device was rinsed with "Millipore" quality water.
Cibacron Blue F3G-A-Farbstoff wurde an das aufgespulte Element nach dem folgenden Verfahren gekuppelt. 2,4 g Farbstoff, gelöst in 65 ml Wasser und 10 ml Natriumchloridlösung (4M) wurde durch die zuvor ausgespülte Vorrichtung gepumpt, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 60 ml/Min., 30 Minuten lang. Die Vorrichtung wurde 90 Minuten lang bei Raumtemperatur stehengelassen, damit der Farbstoff von der Polymeroberfläche adsorbiert werden konnte. 1,25 ml einer Natriumhydroxidlösung (10M) wurden zu der Farbstofflösung zugegeben, die dann durch die Vorrichtung 30 Minuten lang bei einem pH-Wert von > 12 zirkulieren gelassen wurde. Die Einlaß- und Auslaß-Teile der Vorrichtung wurden versiegelt und die Vorrichtung wurde in einem Schüttelgerät 2 Tage lang bei 25º C aufbewahrt.Cibacron Blue F3G-A dye was coupled to the spooled element using the following procedure. 2.4 g of dye dissolved in 65 ml of water and 10 ml of sodium chloride solution (4M) was pumped through the previously rinsed device at a rate of 60 ml/min for 30 minutes. The device was left at room temperature for 90 minutes to allow the dye to be adsorbed onto the polymer surface. 1.25 ml of sodium hydroxide solution (10M) was added to the dye solution, which was then circulated through the device for 30 minutes at a pH of >12. The inlet and outlet parts of the device were sealed and the device was stored in a shaker at 25ºC for 2 days.
Wasser wurde durch die Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 60 ml/Min. fließen gelassen, bis kein Farbstoff durch spektrale Absorption bei 280 nm festgestellt werden konnte. Jeder nicht-gekuppelte Farbstoff wurde von der Beschichtungsoberfläche entfernt durch Ausspülen mit einer Lösung von Natriumchlorid (1M)/Ethylalkohol (25%).Water was flowed through the device at a rate of 60 ml/min until no dye could be detected by spectral absorption at 280 nm. Any uncoupled dye was removed from the coating surface by rinsing with a solution of sodium chloride (1M)/ethyl alcohol (25%).
Die Vorrichtung wurde ausgespült mit 200 ml einer 0,05M Phosphatpufferlösung (pH 7) bei einer Geschwindigkeit von 50 ml/Min.. 50 ml unbehandeltes Kaninchenserum wurden in die Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 30 ml/Min. eingeführt. Die ersten 30 ml Lösung, welche die Vorrichtung verließen, wurden verworfen und die verbleibende Lösung wurde 30 Minuten lang mit der gleichen Strömungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung zirkuliert. Die Pumpe wurde dann abgestellt und die Vorrichtung wurde weitere 30 Minuten lang stehengelassen. 0,05M Phosphatpufferlösung wurde durch die Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 60 ml/Min. geführt, bis die UV-Absorption bei 280 nm der Waschlösungen gleich 0 war.The device was rinsed with 200 ml of a 0.05M phosphate buffer solution (pH 7) at a rate of 50 ml/min. 50 ml of untreated rabbit serum was introduced into the device at a rate of 30 ml/min. The first 30 ml of solution leaving the device was discarded and the remaining solution was circulated through the device for 30 minutes at the same flow rate. The pump was then turned off and the device was left for an additional 30 minutes. 0.05M phosphate buffer solution was passed through the device at a rate of 60 ml/min until the UV absorbance at 280 nm of the washing solutions was 0.
Die Eluierung erfolgte mit einer ausgewählten Lösung bei einer Geschwindigkeit von 30 ml/Min.. Und die ersten sechs Fraktionen wurden aufgefangen. Die Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 ml/Min. 10 Minuten lang zirkulieren gelassen und eine siebte Fraktion wurde aufgefangen. Die Strömungsgeschwindigkeit wurde auf 60 ml/Min. erhöht und weitere 2x20 ml Fraktionen wurden aufgefangen.Elution was performed with a selected solution at a rate of 30 ml/min and the first six fractions were collected. The solution was circulated at a rate of 30 ml/min for 10 minutes and a seventh fraction was collected. The flow rate was increased to 60 ml/min and another 2x20 ml fractions were collected.
Unter Verwendung von 0,2M NaSCN/0,05M Tris/HCl (pH 8) als Eluierungsmittel für eine Anzahl von Versuchen wurden 3-11 mg Albumin erhalten.Using 0.2M NaSCN/0.05M Tris/HCl (pH 8) as eluent for a number of experiments, 3-11 mg albumin was obtained.
Die Proteingewinnung wurde bestimmt durch optische Absorption bei 280 nm und eine Elektrophorese wurde angewandt, um das gewonnene Protein zu identifizieren.Protein recovery was determined by optical absorption at 280 nm and electrophoresis was used to identify the recovered protein.
Eine Albumingewinnung konnte ebenfalls gezeigt werden, unter Verwendung von Procion MX-R-Farbstoff anstelle von Cibacron F3G-A nach dem Verfahren dieses Beispieles.Albumin recovery was also demonstrated using Procion MX-R dye instead of Cibacron F3G-A according to the procedure of this example.
Es wurde ein mit einem Polymer beschichtetes Polyethylenterephthalatblatt hergestellt wie in den Teilen 1 und 2 des Beispieles 2 beschrieben, mit der Ausnahme jedoch, daß 100 um mit Kieselsäure beschichtete Styrolkügelchen verwendet wurden anstatt der Kügelchen einer Größe von 50 um.A polymer coated polyethylene terephthalate sheet was prepared as described in Parts 1 and 2 of Example 2, except that 100 µm silica coated styrene beads were used instead of 50 µm beads.
Proben des aufgetragenen Polymeren wurden aktiviert durch Behandlung mit 4% Divinylsulphonlösung in 0,5M Natriumbicarbonat, pH-Wert 11. Ratten-Anti-Mäuse-K-Ketten-Monoklonaler Antikörper in einer Konzentration von 0,8 mg/ml wurde an die aktivierten Polymerbeschichtungen gekuppelt, und zwar in einer 0,1M Natriumbicarbonat-, 0,5M Natriumchloridlösung bei einem pH-Wert von 8.Samples of the coated polymer were activated by treatment with 4% divinyl sulphone solution in 0.5M sodium bicarbonate, pH 11. Rat anti-mouse K chain monoclonal antibody at a concentration of 0.8 mg/ml was coupled to the activated polymer coatings in a 0.1M sodium bicarbonate, 0.5M sodium chloride solution at pH 8.
Der Ratten-Anti-Mäuse-K-Ketten-Antikörper wurde von einem Ascites-Fluid gereinigt, erhalten von Sera-lab (clone OX-20, code MAS 202C).The rat anti-mouse K chain antibody was purified from an ascites fluid obtained from Sera-lab (clone OX-20, code MAS 202C).
Jurkat-Zellen, eine menschliche T-Zellen-Leukämie (a. Experimental Medicine 152: 1709, 1980; Gillis, S., und Watson,J.) gezüchtet in einem RPMI 1640 Medium, ergänzt mit 5% fötalem Kalbsserum (beide von der Firma Flow Laboratories) wurden vom Medium freigewaschen und in einer Salzlösung resuspendiert, die mit Phosphat abgepuffert war. (PBS-Zusammensetzung: 0,15M NaCl, 2,7 mM KCl, 8mM Na&sub2;HPO&sub4;, 1,5 mM KH&sub2;PO&sub4;, pH 7,2). Die Lebensfähigkeit der Zellen war größer als 85%, beurteilt durch Trypanblau-Ausschluß.Jurkat cells, a human T-cell leukemia (a. Experimental Medicine 152: 1709, 1980; Gillis, S., and Watson, J.) grown in RPMI 1640 medium supplemented with 5% fetal calf serum (both from Flow Laboratories) were washed free of medium and resuspended in saline solution buffered with phosphate (PBS composition: 0.15M NaCl, 2.7 mM KCl, 8 mM Na₂HPO₄, 1.5 mM KH₂PO₄, pH 7.2). Cell viability was greater than 85% as judged by trypan blue exclusion.
Insgesamt 3,1x10&sup7; Jurkat-Zellen (5,2x10&sup6;Zellen/ml) wurden mit einem monoklonalen Mäuse-Antikörper für das T-Zellen-Oberflächen-Antigen CD2 markiert. Der Antikörper wurde erhalten von der Fa. Becton Dickinson Ltd., (Anti-Leu-Sb, Katalog-Nr. 7590). Der Antikörper wurde zu den Zellen in einem Verhältnis von 0,5 ug Antikörper/10&sup7; Zellen zugegeben. Die Zellen und der Antikörper wurden gemeinsam inkubiert, worauf überschüssiger Antikörper durch Zentrifugieren entfernt und die markierten Zellen in PBS resuspendiert wurden.A total of 3.1x10⁷ Jurkat cells (5.2x10⁷ cells/ml) were labeled with a mouse monoclonal antibody to the T cell surface antigen CD2. The antibody was obtained from Becton Dickinson Ltd. (Anti-Leu-Sb, catalog no. 7590). The antibody was added to the cells at a ratio of 0.5 µg antibody/10⁷ cells. The cells and antibody were incubated together, excess antibody was removed by centrifugation and the labeled cells were resuspended in PBS.
Die Polymerbeschichtungen, an die OX-20 gekuppelt wurde, wurden mit der Suspension der markierten Zellen inkubiert. Die Beschichtungen wurden daraufhin mit PBS gewaschen und mikroskopisch untersucht. Die Beschichtungen zeigten eine gute gleichmässige Beschichtung von gebundenen Zellen hoher Dichte.The polymer coatings to which OX-20 was coupled were incubated with the suspension of the labeled cells. The coatings were then washed with PBS and examined microscopically. The coatings showed a good uniform coating of bound cells at a high density.
Zu Vergleichszwecken wurden Proben der Beschichtung mit Zellen inkubiert, die keine Antikörpermarkierung aufwiesen.For comparison purposes, samples of the coating were incubated with cells that did not show antibody labeling.
Eine folgende mikroskopische Untersuchung zeigte, daß praktisch keine Zellen an das Polymer gebunden worden war.A subsequent microscopic examination showed that practically no cells had been bound to the polymer.
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